[发明专利]模块化三端口直流变换器

权利要求书

1.一种模块化三端口直流变换器，其特征在于包括模块化多电平变换器、双有源桥变换电路和多重化桥式斩波电路；模块化多电平变换器的输入端与中压直流母线电连接；模块化多电平变换器的输出端分别与双有源桥变换电路和多重化桥式斩波电路的输入端电连接；双有源桥变换电路的输出端与低压直流母线的输入端电连接；多重化桥式斩波电路的输出端与储能元件的输入端电连接；储能元件的输出端与低压直流母线的输入端电连接；

中压直流母线功率充足且储能元件不需要充电时，中压直流母线向低压直流母线供电，切除储能原件；模块化多电平变换器控制其输出电压恒定，双有源桥变换电路控制其输出电压恒定；

中压直流母线功率充足且储能元件需要充电时，中压直流母线同时向储能元件和低压直流母线供电，多电平变换器控制其输出电压；双有源桥变换电路控制其输出电压；多重化桥式斩波电路控制其输出电流；

中压直流母线功率不充足且中压直流母线不需要吸收功率时，储能元件向低压直流母线供电，切除中压直流母线；多重化桥式斩波电路控制模块化多电平变换器输出端的电压；双有源桥变换电路控制其输出电压；

中压直流母线功率不充足且中压直流母线需要吸收功率时，储能元件向中压直流母线和低压直流母线供电，多重化桥式斩波电路控制模块化多电平变换器输出端的电压；模块化多电平变换器控制其输入端的输入电流；双有源桥变换电路控制其输出电压；

中压直流母线功率不充足且中压直流母线不需要吸收功率时，保留中压直流母线，中压直流母线和储能元件同时向低压直流母线供电，多电平变换器控制其输出电压；双有源桥变换电路控制其输出电压；多重化桥式斩波电路控制其输出电流；

一个模块化多电平变换器、一个双有源桥变换电路和一个多重化桥式斩波电路形成一个支路；多个支路并联；多电平变换器的输入端电并联于中压直流母线，匹配舰船综合电力系统中的中压直流母线；每个支路的双有源桥变换电路的输出端并联于低压直流母线；每个支路的多重化桥式斩波电路输出端单独配置有储能元件；

双有源桥变换电路匹配低压直流母线，双有源桥变换电路连接在模块化多电平变换器的子模块储能电容端口上，每个子模块上级联一个双有源桥变换电路；双有源桥变换电路的另一个端口连接低压直流母线，双有源桥变换电路带有高频隔离变压器，多个双有源桥拓变换电路在低压直流母线侧直接并联；双有源桥变换器从上一级的半桥子模块吸收能量，将能量传递到低压侧直流母线供日常负载用；

多重化桥式斩波电路连接在模块化多电平变换器的子模块储能电容端口上，每个子模块上级联一个多重化桥式斩波电路结构；多重化桥式斩波电路的另一个端口分别连接一组储能单元；多重化桥式斩波电路为非隔离型拓扑，具备能量双向流动能力，具备对储能单元充电或者放电的能力；

需要对储能元件充电时，多重化桥式斩波电路从上一级的半桥子模块吸收能量，将能量储存到储能元件；需要对储能元件放电时，多重化桥式斩波电路从储能元件吸收能量，将能量存储到半桥子模块的储能电容中。

2.根据权利要求1所述的模块化三端口直流变换器，其特征在于模块化多电平变换器、双有源桥变换电路和多重化桥式斩波电路均具有能量双向变换能力。

3.根据权利要求1所述的模块化三端口直流变换器，其特征在于模块化多电平变换器采用半桥式、全桥式、二极管箝位式、混合桥式或双半桥箝位式。

4.根据权利要求1所述的模块化三端口直流变换器，其特征在于双有源桥变换电路包括高频隔离变压器。